公路工程地质调绘工作方法-不良地质与特殊性岩土课件.ppt

1、广西交院内训资料：公路工程地质调绘工作方法不良地质崩塌与岩堆滑坡泥石流岩溶采空区地震液化其它特殊性岩土软土膨胀土红粘土高限限土黄土松散填土崩解性岩盐碛土冻土崩塌：崩塌含崩落、垮塌或塌方，是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。洒落翻落坠落 1970年7月31日，秘鲁荣琪地区哈斯凯瑞山坡发生的山崩导致约1.8万人死亡，这是历史上危害最大的一次山崩。地震引发的山崩使10个村庄及荣琪镇的大部分地区被崩落的山体埋葬。在死亡人数方面，这次山崩堪称20世纪严重的灾难一。1920年12月16日，在中国甘肃省由一次地震引发的一系列山崩导致18万人死亡（a）长江三

2、峡月亮地二叠系灰岩陡坡的巨型崩塌（b）宝成铁路沿线砂页岩互层边坡的坠落岩堆岩堆软硬岩软硬岩层相间层相间不利的结不利的结构面组合构面组合挡墙挡墙护坡护坡支撑垛支撑垛钢轨钢轨插别插别钢轨拦石网拦石网防崩塌明洞防崩塌明洞崩塌防护措施1）滑坡的概念）滑坡的概念斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。滑坡示意图海底滑坡示意图潜移示意图滑坡的基本构造滑坡的基本构造1-滑坡体；2-滑动面；3-滑动带；4-滑坡床；5-滑坡后壁；6-滑坡台地；7-滑坡台地陡坎；8-滑坡舌；9-拉张裂缝；10-坡坡鼓丘；11-扇形张裂缝；12-剪切裂缝 滑坡体：斜坡内沿

3、滑动面向下滑动的岩土体。滑动面、滑动带和滑坡床：滑坡体沿其滑动的面称滑动面；滑动面以上，被揉皱了的厚数厘米至数米的结构扰动带，称滑动带；在滑动面以下稳定的岩土体称为滑坡床。滑坡后壁：滑坡体滑落后，滑坡后部和斜坡未动部分之间形成的一个陡度较大的陡壁。滑坡台地：滑坡体滑落后，形成阶梯状的地面，其往往向着滑坡后壁倾斜。滑坡台地前缘比较陡的破裂壁称为滑坡台坎。滑坡鼓丘：滑坡体在向前滑动的时候，受阻形成隆起的小丘。滑坡舌：滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分。滑坡裂缝：在滑坡运动时，因滑体各部分移动速度不均匀，在滑体内及表面产生裂缝；根据受力状况不同，滑坡裂缝可以分拉张裂缝、鼓张裂缝、剪切裂缝、扇形张裂缝。

4、滑坡主轴：为滑坡体滑动速度最快的纵向线，它代表整个滑坡的滑动方向，可为直线或折线。2滑坡的分类滑坡的分类 按滑坡体物质组成和滑坡与地质构造关系划分：覆盖层滑坡、基岩滑坡、特殊滑坡。按滑坡体的厚度划分：浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡、超深层滑坡。按滑坡体的规模大小划分：小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、巨型滑坡。按形成的年代划分：新滑坡、古滑坡。力学条件划分：牵引式滑坡、推动式滑坡。滑坡类型及其特征表滑坡类型及其特征表 滑坡的发育过程滑坡的发育过程滑坡的发生是一个长期的变化过程，其发育过程一般划分为三个阶段：蠕动变形阶段蠕动变形阶段滑动破坏阶段滑动破坏阶段渐趋稳定阶段渐趋稳定阶段 步骤步骤 1 蠕动阶

5、段蠕动阶段f软岩软岩 步骤2 破坏阶段 步骤步骤3 稳定阶段稳定阶段 4)影响滑坡的因素影响滑坡的因素 A斜坡外形：斜坡的存在，使滑动面能在斜坡前缘临空出露，这是滑坡产生的先决条件；斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化，内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。B岩性：存在易亲水软化的土层和软岩，如粘质土、黄土和黄土类土、山坡堆积、风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层；软岩有页岩、泥岩和泥灰岩、千枚岩以及风化凝灰岩等。C构造：斜坡内存在层面、节理、断层、片理等软弱面，并与斜坡坡面倾向近于一致。D水：存在地表水和地下水，水的作用可使岩土软化、强度降低，可使岩土体加速风化。E地震：地震使斜坡岩土

6、体结构破坏，粉砂层液化，降低岩土体抗剪强度；同时地震波在岩土体内传递，使岩土体承受地震惯性力，增加滑坡体的下滑力，促进滑坡的发生。F人为因素：人为地破坏表层覆盖物，引起地表水下渗，或破坏自然排水系统等，使坡体水量增加。4)影响滑坡的因素影响滑坡的因素 6)滑坡的治理滑坡的治理（1）治理原则）治理原则 治理以防为主、整治为辅。（2）治理措施）治理措施 A排水：地表排水、地下排水。B支挡：在滑坡体下部修筑挡土墙、抗滑桩或用锚杆加固等工程。C刷方减重：削减坡角或降低坡高，以减少下滑力。D改善滑动面（带）的岩土性质：固结灌浆或电化学加固、冻结、焙烧等。滑坡防治的排水工程滑坡防治的排水工程支挡工程支挡工

7、程挡土墙挡土墙抗滑桩抗滑桩 Deep foundation works would be enforced according to the thrust of the landslide and depth of the sliding surface under such conditions that ordinary piles would not work well enough.In the Kamenose area,these works have been carried out mainly with ferroconcrete piles of 3.5x4.0 meter

8、s in diameter and 30 x60 meters in length.At present,the works are enforced with larger structures of 6.5 meters in diameter and 100 meters in length.锚固工程锚固工程预应力锚固预应力锚固 卸载与削坡卸载与削坡挡土墙挡土墙抗滑桩抗滑桩锚固工程锚固工程 土洞土洞指由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。岩溶与土洞岩溶与土洞作用的结果，可产生一系列对工程不利的地质问题，如岩石结构的破坏、地表突然塌陷、地下水循

9、环改变等。这些现象严重地影响建筑场地的使用和安全。（1）岩溶的主要形态）岩溶的主要形态 岩溶形态可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态两类。地表岩溶形态有溶沟（槽）、石芽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等；地下岩溶形态有落水洞（井）、溶洞、暗河、天生桥等。1-1-石林；石林；2-2-溶沟；溶沟；3-3-漏斗；漏斗；4-4-落水洞；落水洞；5-5-溶洞；溶洞；6-6-暗河；暗河；7-7-钟钟乳石；乳石；8-8-石笋石笋 土洞的分布和发育示意图土洞的分布和发育示意图1-1-土洞；土洞；2-2-裂隙；裂隙；3-3-石灰岩；石灰岩；4-4-粘性土；粘性土；5-5-软土或稀泥软土或稀泥 土洞的类型 A由地表

10、水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞B由岩溶水流潜蚀作用形成土洞垂直循环垂直循环（包气带）：落水洞（包气带）：落水洞季节循环季节循环（过渡带）：水平垂直交替（过渡带）：水平垂直交替水平循环水平循环（饱水带）：溶洞或暗河（饱水带）：溶洞或暗河深循环带深循环带溶孔溶孔3）岩溶与土洞的工程地质问题）岩溶与土洞的工程地质问题 岩溶与土洞地区对建（构）筑物稳定性和安全性有很大影响。A溶蚀岩石的强度大为降低（地基稳定性）。B造成基岩面不均匀起伏（石芽）。C漏斗对地面稳定性的影响（排水）。查明区内可溶性岩层的时代、矿物成分、结构构造、岩层厚度及查明区内可溶性岩层的时代、矿物成分、结构构造、岩层厚度及空间分布情况

11、；空间分布情况；调查区内的地形地貌特征；调查区内的地形地貌特征；查明地质构造对区内岩溶的影响，以及第四系覆盖层的岩性、厚查明地质构造对区内岩溶的影响，以及第四系覆盖层的岩性、厚度、分布位置及植被对岩溶的影度、分布位置及植被对岩溶的影 响；响；区内岩溶地段的水文地质条件区内岩溶地段的水文地质条件查明各种溶洞的规模大小、形态特征、有无填充物、空间分布、查明各种溶洞的规模大小、形态特征、有无填充物、空间分布、是否充水等；是否充水等；进行区内俨岩溶率、岩溶分布与岩性、构造、地形的相互关系，进行区内俨岩溶率、岩溶分布与岩性、构造、地形的相互关系，查明岩溶的发育规律编制岩溶发育分布图及工程地质图等。查明岩

12、溶的发育规律编制岩溶发育分布图及工程地质图等。可以不考虑岩溶影响的情况：可以不考虑岩溶影响的情况：采用荷载传递线交会法（图解法）采用荷载传递线交会法（图解法）BHBsBsHBVK00)(V洞穴跨度：顶板受的总荷载顶板和支座都完好：）（裂隙位于支座处：）（顶板跨中有裂隙）（弯矩的计算:2113812211222LPPLMPLMPLM路线应选择在难溶岩石分布区通过；路线方向宜与岩层构造线方向垂直通过；路线应尽量避开河流附近或较大断层破碎带，不可能时，宜垂直或斜交通过，以免由于岩溶发育或岩溶水丰富而威胁路基的稳定；路线应尽量避开可溶岩与非可溶岩或金属矿床的接触带，因这些地带往往岩溶发育强烈，甚至岩溶

13、泉成群出露。岩溶发育地区选线，应尽量在土层覆盖较厚的地段通过，因一般覆盖层起到防止岩溶继续发展，增加溶洞顶板厚度和使上部荷载扩散的作用。桥位宜选在难溶岩层分布区或无深、大、密的溶洞的地段；隧道位置应避开漏斗、落水洞和大溶洞，并避免和暗河平行。疏导：排水功能；疏导：排水功能；加固加固浆砌石支墙（大）、大块石或者钢筋混凝土浆砌石支墙（大）、大块石或者钢筋混凝土 板加固板加固（深、小）、置换、衬砌（利用溶洞做隧道）（深、小）、置换、衬砌（利用溶洞做隧道）堵塞堵塞干枯溶洞干枯溶洞钻孔充气钻孔充气克服真空吸蚀克服真空吸蚀跨盖跨盖溶洞埋藏较深或洞顶板不稳定时溶洞埋藏较深或洞顶板不稳定时回填溶洞回填溶洞浆砌

14、片石浆砌片石或混凝土或混凝土 1 1）软土的特征：）软土的特征：颜色多为灰绿、灰黑色，手摸有滑腻感，能染指,有机质含量高时，有腥臭味；主要粒度成分粘粒及粉粒，粘粒含量高达60%70%；矿物成分除粉粒中的石英、长石、云母外，粘粒中的粘土矿物主要是伊利石，高岭石次之；常有一定量的有机质，可高达8%9%；结构-具有曲型的海绵状或蜂窝状结构；构造-具有层理构造。软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑-流塑状态的粘性土。5.4 软土淤泥类软土：淤泥类软土：静水或水流缓慢环境中沉积，有微生物参与，含较多有机质的疏松软弱粘性土。分布：沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相；内陆平原或山

15、区的湖相和冲积洪积沼泽相。5.4 软土河道淤泥河道淤泥 流体状软流体状软土土5.4 软土 海湾淤泥海湾淤泥 高塑性软高塑性软土土5.4 软土潮间带淤泥潮间带淤泥 高塑性软高塑性软土土5.4 软土 淤泥质软土失水后形成干裂淤泥质软土失水后形成干裂5.4 软土软土工程特性：软土工程特性：含水量高，天然含水量液限，处于很软状态。透水性低，固结时间长。压缩性高，强度低，欠压密状态。显著的蠕变和触变性(高灵敏度)。5.4 软土u在软土在软土地基地基设计中，经常采取以下设计中，经常采取以下措施措施：轻基浅埋轻基浅埋；减小减小建筑物作用于地基的建筑物作用于地基的压力压力；侧向约束侧向约束地基土，在四周打板桩

16、基础；地基土，在四周打板桩基础；设置反压护道设置反压护道；若软土层若软土层2m2m，可采用，可采用换土法换土法；另外，还有另外，还有其它其它的一些方法，的一些方法，如如：砂井、排水砂垫层、：砂井、排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。5.4 软土5.5 膨胀土 膨胀土是一种粘性土，具有明显的膨胀土是一种粘性土，具有明显的吸水膨胀、失水收缩吸水膨胀、失水收缩特性；特性；粒度成分以粘粒为主；粒度成分以粘粒为主；主要矿物成分主要矿物成分-蒙脱石、伊利石，具有强烈的亲水性，吸收水分后体蒙脱石、伊利石，具有强烈的亲水性，吸收水分后体积膨胀、失水后收缩；积

17、膨胀、失水后收缩；反复胀缩，强度衰减反复胀缩，强度衰减，导致其上的工程建筑物开裂、下沉、失稳破，导致其上的工程建筑物开裂、下沉、失稳破坏。坏。5.5 膨胀土膨胀土膨胀土：富含亲水性粘土矿物,随含水量增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性粘土。分布:一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。5.5 膨胀土工程特性：低含水量，呈坚硬硬塑状态孔隙比小，密度大高塑性，粘粒及粉粒为主具膨胀力,自由膨胀量40%天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育,稳定性差.浸水后或被扰动时,强度骤然降低.5.5 膨胀土特性指标：自由膨胀率、膨胀力、线缩率、收缩率、胀缩总率。膨胀土分类野外地质特征主要粘土矿物成分粘粒含量（

18、）自由膨胀率（）胀缩总率（）强膨胀土灰绿、灰白色，粘土细腻，滑感极强，网状裂隙极发育，极易风化呈细粒状、鳞片状蒙脱石伊利石50904中等膨胀土以棕、红、灰色为主，粘土含有少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，易风化呈碎粒状，含钙质结核蒙脱石、伊利石3550659024弱膨胀土以黄、褐色为主，粘土含有较多粉砂，裂隙发粒，有滑感，易风化呈碎石状，含有较多钙质结核或钙盘蒙脱石、伊利石、高岭石303540650.72.05.5 膨胀土野外识别特征：野外识别特征：1)多分布在二级及二级以上阶地与山前丘陵地区，个别分布在一级阶地上，呈龙岗、丘陵与浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般小于12度，无明显的自然陡坎。2）

19、土体多呈黄褐、灰白、灰黄或花斑等颜色。3）膨胀土多呈坚硬半坚硬状态，结构致密，成棱形土块者常具有胀缩性，棱形土块越小，胀缩性越强。土内分布有裂隙，斜交剪切裂隙越发育，胀缩性越严重。另外，膨胀土多由细腻的胶体颗粒组成，断口光滑，土内常包含钙质结核和铁锰结核，呈零星分布，有时富集成层。4)分布在沟谷边部、库岸和开挖边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡，新开挖的边坡，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌。有时，在旱季出现长可达数十米至近百米、深数米的地裂，雨季闭合。5.5 膨胀土l膨胀土地区的路基膨胀土地区的路基主要的病害：主要的病害：边坡变形边坡变形和和基床变形基床变形抗剪强度的衰减抗剪强度的衰减及及承载

20、力的降低承载力的降低边坡溜坍、滑坡等边坡溜坍、滑坡等失稳现象失稳现象路基长期均匀下沉、路基长期均匀下沉、翻浆冒泥等病害翻浆冒泥等病害严重影响行车安全严重影响行车安全5.5 膨胀土l防治措施为防止边坡变形，首先要根据路基工程地质条件，合理确定路堑边坡形式。一般情况下，膨胀土边坡要求一坡到顶，坡脚设置侧沟平台；采取一定的排水措施，防止地表水渗入坡体；支挡措施：设抗滑挡墙、抗滑桩、片石垛、填土反压等；坡面防护措施：常用的有植物防护和骨架防护。5.5 膨胀土五五.红红 土土 红土是岩石在热带、亚热带特定的湿红土是岩石在热带、亚热带特定的湿热气候条件下，经历了不同程度的红土热气候条件下，经历了不同程度的

21、红土化作用而形成的一种含较多粘粒，富含化作用而形成的一种含较多粘粒，富含铁铝氧化物胶结的红色粘性土、粉土。铁铝氧化物胶结的红色粘性土、粉土。红土具有较特殊的工程特性，虽然孔隙红土具有较特殊的工程特性，虽然孔隙比较大，含水较多，但却常有偏低的压比较大，含水较多，但却常有偏低的压缩性和较高的强度，是一种区域性特殊缩性和较高的强度，是一种区域性特殊土。土。5.6 红粘土1)红土的分类v综合成因、年代、母岩特征等因素，对红土分类如以下五种：碳酸盐岩形成的典型红粘土玄武岩形成的红粘土 花岗岩形成的红土 红层出露区红土 中更新世网纹红土 5.6 红粘土 红黏土红黏土(laterite)：由碳酸盐类岩石在湿

22、热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性黏土。分布分布:云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西。低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。红黏土边坡5.6 红粘土红粘红粘土土5.6 红粘土红粘土特征：红粘土特征：1)褐红色,富含铁铝氧化物，粘粒含量很高，具有高度分散性，颗粒细而均匀，粘土矿物以高岭石为主。2)土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间。3)地表裂隙发育。4)沿深度含水量增大，土质由硬变软。5)在水平方向上厚度变化较大，造成地基不均匀性。5.6 红粘土红土的工程性质红土的工程性质 v 液限较高，含水较多，饱和度常大于80%，土常处于硬塑至可塑状态。v 孔隙比变化范围大，一般孔隙比

23、较大，尤其是残积红土，孔隙比常超过0.9，甚至达2.0。v 强度变化范围大，一般较高，粘聚力一般为1060kPa，内摩擦角为1030或更大。v 膨胀性极弱，但某些土具有一定的收缩性，这与红土的粒度、矿物、胶结物等情况有关，某些红土化程度较低的“黄层”收缩性较强，应划入膨胀土范畴；v 浸水后强度一般降低，部分含粗粒较多的红土，湿化崩解明显。综上所述，红土是一种处于饱和状态，孔隙比较大，以硬塑和可综上所述，红土是一种处于饱和状态，孔隙比较大，以硬塑和可塑状态为主，具中等压缩性，强度较高的红粘土，具有一定的收缩塑状态为主，具中等压缩性，强度较高的红粘土，具有一定的收缩性。性。5.6 红粘土 红黏土的

24、表层表层，为良好地基。可充分利用其作为天然地基持力层，基础宜尽量浅埋。红黏土的底层底层，接近下卧基岩面附近，尤其在基岩面低洼处，因地下水积聚，常呈软塑流塑状态，强度低，压缩性高，容易引起地基不均匀沉降。应注意查清基岩面起伏状况，并进行必要的处理。对红黏土中的土洞土洞，应查明其部位与大小，进行填充处理。红黏土地基评价：红黏土中的网状裂隙网状裂隙，对土坡和基础有不良影响，基槽应防止日晒雨淋。5.6 红粘土红粘土的主要特性v1 高塑性粘土v2 厚度不均匀v3 高伸缩性v4 上硬下软5.6 红粘土5.7 崩解性岩 主要为泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥（页）岩，局部为炭质泥岩，具中等强崩解性，抗风化能力极差，遇水迅速软化、崩解，人工挖掘外露部位多崩解呈碎粒状，用手易掰断，岩土体稳定性极差。5.7 崩解性泥岩